Судно Pyxis Ocean вошло в историю в августе 2023 года, когда оно отправилось в плавание с использованием новаторского судна WindWings®, разработанного при финансовой поддержке ЕС. Кредит: © 2024 Cargill, Incorporated
В августе 2023 года пятилетнее грузовое судно Pyxis Ocean вошло в историю, когда оно отплыло из Шанхая, Китай, направляясь в южный бразильский порт Паранагуа. Путешествие протяженностью почти 25 000 км.
Историческим в этом путешествии было то, что вместо того, чтобы работать исключительно на сильно загрязняющем окружающую среду бункерном топливе, Pyxis Ocean станет первым судном в своем роде, которое будет дополнять топливную энергию энергией ветра. Оно испытывало новаторские WindWings — 37,5-метровые складные «паруса» из стали и стекловолокна, способные использовать энергию ветра для движения огромного сухогруза по воде.
Назад в будущее
Спроектированный британской компанией BAR Technologies, построенный норвежской компанией Manta Marine Technologies и установленный в Китае на судне, зафрахтованном международной компанией Cargill, WindWings является результатом амбициозного международного сотрудничества — проекта CHEK, направленного на то, чтобы помочь коммерческому судоходству наметить курс на будущее с низким уровнем выбросов углерода.
«В то время это было довольно сложной задачей», — сказала Суви Кариринне, директор Инновационного центра энергетического бизнеса Ваасы (VEBIC) при Университете Ваасы, Финляндия, которая координировала это начинание.
Первое путешествие Pyxis Ocean стало первым реальным испытанием WindWings и возможностью оценить, может ли возврат к этому традиционному методу движения судов стать способом продвижения вперед для перемещения грузов по морю.
В мае 2024 года DNV Maritime Advisory, признанный на международном уровне орган по сертификации и испытаниям, подтвердил, что при плавании в благоприятных условиях два WindWings, установленных на Pyxis Ocean, снизили потребление энергии главным двигателем на 32% на морскую милю.
Ожидается, что технология WindWings со временем получит широкое распространение и уже будет внедрена на 20 новых судах, установка которых запланирована на 2025 год и далее.
Более чистое судоходство
Около 90% мировых товаров и сырья перевозятся по морю, что не является таким уж чистым видом транспорта, как можно было бы подумать. Загруженное контейнерное судно может сжигать до 150 тонн тяжелого топлива в день, что неустойчиво с точки зрения экологии.
Судоходство является основным источником выбросов углерода — около 2% от общемирового объема, по данным Международного энергетического агентства. В апреле 2018 года Международная морская организация согласилась сократить выбросы как минимум на 50% к 2050 году по сравнению с базовым показателем 2008 года.
Чтобы достичь этой цели, эксперты CHEK работали вместе, чтобы придумать инновационные решения для проектирования, которые можно было бы интегрировать в существующие коммерческие суда. Их конечная цель — создать суда с нулевым уровнем выбросов путем синергетического объединения различных вариантов.
Синергическая интеграция
Команда экспертов поставила перед собой задачу интегрировать ряд различных технологий и концепций в два типа судов: балкер и круизное судно. Некоторые из этих проектов были испытаны в реальных условиях на Pyxis Ocean и пассажирском круизном судне, принадлежащем MSC Cruises, глобальной круизной компании.
Используя синергию между различными технологиями эксплуатации, энергоснабжения и снижения сопротивления, они разработали ряд решений, которые можно адаптировать для использования на других типах судов, таких как танкеры, контейнеровозы, суда для перевозки генеральных грузов и паромы.
Предлагаемые инновации включают, среди прочего, двигатели на водородном топливе, ультразвуковые противообрастающие устройства и передовые системы планирования маршрута, которые учитывают преобладающие атмосферные и морские условия для обеспечения наиболее энергоэффективного маршрута.
Эксперты CHEK полагают, что при совместном применении разработанные и протестированные ими достижения могут сократить потребление энергии судами на 50%, а выбросы парниковых газов — на 99%.
«Не существует универсальной технологии для морской декарбонизации», — заявила Кариринне, которая считает, что прогресса можно добиться наилучшим образом за счет интеграции как новых, так и уже существующих инновационных технологий.
Повышение эффективности
«Судоходству необходимо сократить выбросы», — сказал Андерс Эстер, менеджер по исследованиям в финской инжиниринговой компании Wärtsilä. «Вот почему нам нужно найти решения, чтобы сделать суда более эффективными и декарбонизировать их двигательные установки».
Помимо участия в CHEK, Эстер координировал другой международный исследовательский проект под названием SeaTech.
Исследование SeaTech, проводившееся с 2020 по конец 2023 года, включало как судоходные компании, так и академические партнеры, такие как Университет Саутгемптона в Великобритании, Национальный технический университет Афин и Университет Тромсё в Норвегии. Оно разработало две ключевые технологии, которые могут быть модернизированы для существующих судов и, таким образом, оказать быстрое влияние на выбросы сектора.
Энергия волн
Вдохновленные движением китов и дельфинов в воде, исследователи прикрепили динамическое подводное крыло, похожее на передние плавники акулы-молота, к передней части 10-метровой модели судна.
Крыло, которое использует энергию волн, чтобы помочь судну двигаться вперед, было испытано как в волновых бассейнах, так и в Эгейском море. Исследователи обнаружили, что оно создает тягу, особенно в неспокойном море, позволяя двигателям снизить свою мощность.
«Эти крылья берут энергию волн и толкают судно вперед», — говорит Остер. «Они также стабилизируют движения судна».
Кроме того, команда SeaTech использовала датчики и программное обеспечение для управления процессом сгорания в газовом двигателе судна, повышая его эффективность.
«По сравнению с дизельными двигателями наш газовый двигатель выбрасывает на треть меньше CO2», — сказал Остер. Эти два нововведения особенно хорошо работают вместе, говорит он, потому что программное обеспечение управления двигателем может быстро реагировать на те же условия, которые определяют выходную мощность крыльев. Результат — больше, чем сумма его частей, говорит Остер.
«Один плюс один равно трем, когда мы объединяем эти технологии. Беря разные технологии и комбинируя их, мы усиливаем их производительность».
Исследователи обнаружили, что в совокупности эти две технологии могут сократить выбросы CO2 дизельными судами на 46%.
Экономическое преимущество
Следующей задачей станет убеждение судоходной отрасли принять эти инновации. Кариринн считает, что результаты будут говорить сами за себя.
По словам Кариринн, хотя судоходная отрасль может быть довольно консервативной, она также очень конкурентоспособна. Кроме того, расширение Системы торговли выбросами ЕС (EU ETS) в январе 2024 года для охвата выбросов CO2 со всех крупных судов дало дополнительный импульс к изменениям.
Она ожидает, что технологии CHEK будут приветствоваться судоходными операторами, поскольку они могут значительно сократить расходы благодаря сокращению расхода топлива, а значит, и выбросов CO2.
«Эти технологии привлекательны не только тем, что они сокращают выбросы, в них также есть общественная и экономическая потребность», — сказала она.
Скорость принятия будет зависеть как от воспринимаемого экономического преимущества, так и от того, насколько легко можно будет внедрить соответствующие инновации. Возможно, пройдет некоторое время, прежде чем все грузовые суда будут оснащены гигантскими парусами, но разработки двигателей SeaTech уже модернизируются на судах.
«Судоходство считается сектором, который трудно декарбонизировать», — говорит Кариринн. «Но мы показали примеры того, как это сделать. Это возможно, и есть варианты. Нам просто нужно их использовать».
Дополнительная информация: CHEK
SeaTech
Исследования и инновации в сфере транспорта в ЕС Предоставлено Horizon: журнал исследований и инноваций в ЕС
